Descrizione del progetto
Un metodo di miscelazione efficiente per potenziare gli studi di biologia strutturale
La cristallografia al femtosecondo seriale a risoluzione temporale è una tecnica relativamente nuova di biologia strutturale che sfrutta i laser a elettroni liberi a emissione di raggi X per risolvere le strutture macromolecolari delle proteine. Le reazioni sono innescate dall’uso di tecniche di miscelazione rapida o dalla fotoattivazione. Finanziato nell’ambito del programma Marie Skłodowska-Curie, il progetto X-MIXING svilupperà un metodo di miscelazione efficiente su microscala adatto a innescare reazioni biochimiche non sensibili alla luce. Il progetto ha dimostrato la prova di concetto di una configurazione che coinvolge campi elettrodinamici e trasferimento di quantità di moto che può potenzialmente migliorare i tassi di miscelazione da 100 a 1 000 volte rispetto alle tecniche più avanzate di diffusione dei substrati nel cristallo. La versatilità della configurazione dovrebbe inoltre permettere cambiamenti significativi del pH e delle temperature di reazione. X-MIXING esplorerà i limiti fisici sottostanti del metodo proposto utilizzando diversi approcci.
Obiettivo
X-MIXING is an interdisciplinary project aimed at conceiving an efficient mixing method at the microscale suitable for triggering not-light sensitive biochemical reactions in the application of Time-Resolved Serial Femtosecond Crystallography. Nowadays, the temporal resolution of this type of dynamic structural biology analysis with X-ray Free-Electron Lasers is limited by the minimum mixing time that current methods can produce. As it is shown in a proof-of-concept, an exciting combination of electrohydrodynamic fields and momentum transfer lead to a significant variation of the spatiotemporal scales within the convection-diffusion mechanism. So, this configuration can potentially generate mixing from 100 to 1000 faster than current means do. Besides, its versatility would enable not only to reduce the mixing time substantially, but also to induce jumps in PH and temperature that would additionally open horizons concerning new types of triggering reactions in the field. These critical features have the potential to become this original configuration in a key to take full advantage of the recent significant investment, over 1,22 billion euro (2005 value), paid by European Union and partners for the construction of the European XFEL (Germany), whose user operation started in September 2017. To explore and elucidate the underlying physical limits of the proposed method, the research methodology of this project will embrace different approaches such as micro-PIV experiments, numerical simulations, and scaling analysis.
Campo scientifico
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
MSCA-IF-GF - Global FellowshipsCoordinatore
41004 Sevilla
Spagna